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  • 海底光缆

    海底光缆(Submarine Optical Fiber Cable)又称海底通讯电缆,是用绝缘材料包裹的导线,铺设在海底,用以设立国家之间的电信传输。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 海底光缆 英文名: Submarine Optical Fiber Cable
    别称: 海底通讯电缆 铺设地点: 海底
    作用: 国家之间的电信传输 设计寿命: 25年

    目录

    简介/海底光缆 编辑

    概述

    三芯海底光缆三芯海底光缆

    海底光缆,Submarine Optical Fiber Cable。又称海底通讯电缆,是用绝缘材料包裹的导线,铺设在海底,用以设立国家之间的电信传输。首批海底通讯电缆提供电报通讯。后来的电缆则最次引入电话通讯,以及电脑网络通讯。现代的电缆还用上光纤技术去传递数位讯息,并且设立更先进的电话通讯互联网与私人数据通讯。[1]

    海底光缆系统作为一种高质量、低成本、大容量的传输手段日益受到人们的青睐,特别是使用EDFA(掺饵光纤放大器)作为中继器的光直接放大多中继技术,使传输容量从560Mb/s一举提高7倍,已开发了每纤可传输5Gb/s信号的海底光缆系统。
    海底光缆一般铺设于深海或者浅海,或者河道,不易于受损。世界各国的网络可以看成是一个大型局域网,海底和陆上光缆将它们连接成为互联网,光缆是Internet的“中枢神经”,而美国几乎是Internet的“大脑”。连接“中枢神经”和“大脑”的是海底光缆系统,它分为岸上设备和水下设备两大部分。岸上设备将语音、图象、数据等通信业务打包传输。水下设备负责通信信号的处理、发送和接收。水下设备分为海底光缆、中继器和“分支单元”三部分:海底光缆是其中最重要的也是最脆弱的部分。

    作用

    世界各国的网络可以看成是一个大型局域网,海底和陆上光缆将它们连接成为互联网,光缆是Internet的“中枢神经”,而美国几乎是Internet的“大脑”。美国作为Internet的发源地,存放着很多的Web和IM(如MSN)等服务器,全球解析域名的13个根服务器就有10个在美国,登录多数com、.net网站或发电子邮件,数据几乎都要到美国绕一圈才能到达目的地。连接“中枢神经”和“大脑”的是海底光缆系统,它分为岸上设备和水下设备两大部分。岸上设备将语音、图象、数据等通信业务打包传输。水下设备负责通信信号的处理、发送和接收。水下设备分为海底光缆、中继器和“分支单元”三部分:海底光缆是其中最重要的也是最脆弱的部分。
    互联网服务现在本身就弱,运营商与用户签约时本来就没有就速率进行过详细约定。当海缆断了之后,首先要照顾的是专门的租用业务,其次是话音业务和数据业务,再次才能排上互联网。
    海缆现在是分区维护的,出于安全目的,海缆平时也需维护。如果有人把海缆捞出来,加进光纤,就可以偷走信息。如果发生战争,也可能有人破坏光缆。但是,不管怎么说,海缆是现在通信的最好解决办法,别的方法如卫星、微波可以作为补充,但是现在看来无法取代海缆,因为它们的信道有限。能让广大用户以便宜的方式进行沟通的方式,非海缆莫属。[2]

    优势

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    海底光缆是用绝缘外皮包裹的导线束铺设在海底,分海底通信光缆和海底光力光缆。前者主要用于通讯业务,后者主要用于水下传输大功率光能。与人造卫星相比,海底光缆有很多优势:海水可防止外界光磁波的干扰,所以海缆的信噪比较高;海底光缆通信中感受不到时间延迟;海底光缆的设计寿命为持续工作25年,而人造卫星一般在10到15年内就会燃料用尽。

    材质

    海底光缆的结构要求坚固、材料轻,但不能用轻金属铝,因为铝和海水会发生电化学反应而产生氢气,氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中,使光纤的损耗变大。因此海底光缆既要防止内部产生氢气,同时还要防止氢气从外部渗入光缆。为此,在90年代初期,研制开发出一种涂碳或涂钛层的光纤,能阻止氢的渗透和防止化学腐蚀。光纤接头也要求是高强度的,要求接续保持原有光纤的强度和原有光纤的表面不受损伤。

    兴起历史/海底光缆 编辑

    海缆通信已有100多年的历史。据不完全统计,从1987年至2001年间,世界总共建设了大大小小的海底光缆系统170多个,大约有130余个国家通过海底光缆联网。

    商业电缆
    ;
    全世界第一条海底电缆是1850年在英国法国之间铺设,由John Watkins Brett's盎格鲁-法国电报公司(Anglo-French Telegraph Company)开设一条穿越英吉利海峡的电缆,品质粗劣,没有其他任何保障。1851年11月13日,受保护的核心,即真正的电缆,被架设起来,1852年,大不列颠及爱尔兰被连接在一起。1852年海底电报公司第一次将缆线联系伦敦到巴黎。1853年,英格兰由一个电缆横跨北海,被加入到荷兰。

    跨大西洋的电报电缆

    1858年赛勒斯由西场(Cyrus West Field),他们说服英国工业家基金第一次尝试在打下一个跨大西洋的电报电缆。从一开始,并在运作中,只有1个月。这项技术一直存在不少问题。科学家们试图在1865年和1866年不断尝试更新的技术,大东电报局则用更为先进的技术,并产生了世界上第一个成功的跨大西洋电缆。1870年在印度又完成这项技术。

    印度,新加坡,远东和澳大利亚

    1863年电缆从孟买连结到阿拉伯半岛

    海底电缆横跨太平洋

    1902年至1903年,海底电缆从美国大陆连接夏威夷,1902年连接关岛,1903年连接菲律宾。1902年加拿大澳大利亚新西兰斐济也完成连线。

    中国大陆

    中国大陆的第一条海底电缆是在1888年完成:
    福建台湾
    福州川石岛与台湾(淡水)之间,长177海浬。(已停用)

    中国台湾

    台湾的第一条海底电缆是在1887年完成:
    台湾至日本:台湾淡水与日本长崎之间。(已停用)
    台南至澎湖:
    清代台湾台南安平通往澎湖,长53海浬。
    国际电缆登陆点:
    宜兰头城:电缆从宜兰县头城镇连结,美、日、东北亚、东南亚、澳、纽、菲律宾等地。
    屏东枋山:电缆从屏东县枋山乡连结中国大陆、琉球、日本、韩国、关岛,以迄美国西海岸的加州和奥勒冈州。

    发展历史/海底光缆 编辑

    中美六家运营商正在共同建设连接中国和美国的兆兆级海底光缆系统——跨太平洋直达光缆系统.jpg中美六家运营商正在共同建设连接中国和美国的兆兆级海底光缆系统——跨太平洋直达光缆系统.jpg

    1988年,在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统,全长6700公里。这条光缆含有3对光纤,每对的传输速率为280Mb/s,中继站距离为67公里。这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆,标志着海底光缆时代的到来。1989年,跨越太平洋的海底光缆(全长13200公里)也建设成功,从此,海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆,远洋洲际间不再敷设海底电缆。
    即使是如此严密的防护,在80年代末还是发现过深海光缆的聚乙烯绝缘体被鲨鱼咬坏造成供电故障的实例。
    海缆系统的远程供电十分重要,海底电缆沿线的中继器,要靠登陆局远程供电工作。海底光缆用的数字中继器功能多,比海底电缆的模拟中继器的用电量要大好几倍,供电要求有很高的可靠性,不能中断。因此在有鲨鱼出没的地区,在海底光缆的外面还要加上钢带绕包两层和再加一层聚乙烯外护套。

    进入90年代,海底光缆已经和卫星通信成为当代洲际通信的主要手段。我国自1989年开始到1998年底已经先后参与了18条国际海底光缆的建设与投资。其中第一个在中国登陆的国际海底光缆系统是1993年12月建成的中国——日本(C-J)海底光缆系统。1996年2月中韩海底光缆建成开通,分别在我国青岛和韩国泰安登陆,全长549公里;1997年11月,我国参与建设的全球海底光缆系统(FLAG)建成并投入运营,这是第一条在我国登陆的洲际光缆系统,分别在英国、埃及、印度、泰国、日本等12个国家和地区登陆,全长27000多公里,其中中国段为622公里;由中国电信和新加坡等地的电信公司共同发起的亚欧海底光缆系统,延伸段正在建设,该系统连接亚洲、欧洲和大洋洲,在33个国家和地区登陆,全长达38000公里,是世界上最长的海底光缆,采用先进的8波长波分复用技术,主干路由的设计容量高达40Gb/s,将在我国上海、汕头两地登陆,预计1999年底建成开通。

    中国现状/海底光缆 编辑

    分类

    海底光缆根据不同的海洋环境和水深,可分为深海光缆和浅海光缆,相应地在光缆结构上表现为单层铠装层和双层铠装层。在产品型号表示方法上用DK表示单层铠装,用SK表示双层铠装。规格由光纤数量和类别表示。

    特点

    海底光缆是用绝缘外皮包裹的导线束铺设在海底,分海底通信光缆和海底光力光缆。前者主要用于通讯业务,后者主要用于水下传输大功率光能。与人造卫星相比,海底光缆有很多优势:海水可防止外界光磁波的干扰,所以海缆的信噪比较低;海底光缆通信中感受不到时间延迟;海底光缆的设计寿命为持续工作25年,而人造卫星一般在10到15年内就会燃料用尽。

    海底光缆的结构要求坚固、材料轻,但不能用轻金属铝,因为铝和海水会发生电化学反应而产生氢气,氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中,使光纤的损耗变大。因此海底光缆既要防止内部产生氢气,同时还要防止氢气从外部渗入光缆。为此,在90年代初期,研制开发出一种涂碳或涂钛层的光纤,能阻止氢的渗透和防止化学腐蚀。光纤接头也要求是高强度的,要求接续保持原有光纤的强度和原有光纤的表面不受损伤。

    工程开发/海底光缆 编辑

    典型结构

    典型海底光缆的结构解析典型海底光缆的结构解析
    海底光缆的结构解析,见右图。深海光缆的结构比较复杂:光纤设在U形槽塑料骨架中,槽内填满油膏或弹性塑料体形成纤芯。纤芯周围用高强度的钢丝绕包,在绕包过程中要把所有缝隙都用防水材料填满,再在钢丝周围绕包一层铜带并焊接搭缝,使钢丝和铜管形成一个抗压和抗拉的联合体。在钢丝和铜管的外面还要再加一层聚乙烯护套。这样严密多层的结构是为了保护光纤、防止断裂以及防止海水的侵入。在有鲨鱼出没的地区,在海缆外面还要再加一层聚乙烯护套。
    典型海底光缆的结构解析
    1聚乙烯层
    2聚酯树酯或沥青层
    3钢绞线层
    4铝制防水层
    5聚碳酸酯层
    6铜管或铝管
    7石蜡,烷烃层
    8光纤束

    设计要求/海底光缆 编辑

    海底光缆计必须保证光纤不受外力和环境影响,其基本要求是:能适应海底压力、磨损、腐蚀生物等环境;有合适的铠装层防止渔轮拖网、船锚及鲨鱼的伤害;光缆断裂时,尽可能减少海水渗入光缆内的长度;能防止从外部渗透到光缆内的氢气与防止内部产生的氢气;具有一个低电阻的远供电回路;能承受敷设与回收时的张力;使用寿命一般要求在25年以上。

    深海(深度在1000米以上)海底光缆采用无钢丝铠装结构,但光缆缆心的结构和加强构件(一般为中心钢丝)必须能保护光纤,以防止海水的高压力与敷设、回收时的高张力。为了防止鲨鱼伤害,还应在鲨鱼出没海域的深海光缆护套上螺旋绕包二层钢带,并挤一层聚乙烯外护套。

    浅海(水深在1000米以内)海底光缆的缆心结构与深海光缆相同,但浅海光缆要有单层或双层钢丝铠装。铠装层数和钢丝外径要根据海缆路由的海底环境、水深、能否埋设、渔捞等情况而定。

    铺设

    海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程。在浅海,如水深小于200米的海域缆线采用埋设,而在深海则采用敷设。水力喷射式埋设是主要的埋设方法。埋设设备的底部有几排喷水孔,平行分布于两侧,作业时,每个孔同时向海底喷射出高压水柱,将海底泥沙冲开,形成海缆沟;设备上部有一导缆孔,用来引导电缆(光缆)到海缆沟底部,由潮流将冲沟自动填平。埋设设备由施工船拖曳前进,并通过工作电缆作出各种指令。敷缆机一般没有水下埋设设备,靠海缆自重敷设在海底表面。

    船不断往前开,然后用水下机器人冲一个沟,将光缆放入,然后再用水下机器人把泥沙冲回去,覆盖光缆,然后不断前进,当需要驳接时则在船上先接完成,然后密封,再继续铺设。目前的海底光缆全部都为光纤的,电缆的已经很少了,并且目前铺设的全部都是埋进泥土里的了,就是用水下机器人冲一个沟然后放进去再埋上泥土。

    水下机器人其实是利用一个高压水泵,将水加压到很高的压力喷射出去,从而冲出沟槽来的。至于维护,这个没有什么维护可言,通常不需要维护,只需要定期用水下机器人勘察是否光缆有外路即可,如果有则将泥沙覆盖上去。另外如果断了,用衰减检测仪测量就可以得到具体位置,然后去到那捞上来,进行驳接或者其他方式,通常都是将损坏的一段全部切掉,换上新的一段。

    事故处理/海底光缆 编辑

    影响因素

    海缆断裂一般有两大原因。一是地震海啸等不可抗力,二是人为原因。一旦断缆,不仅在国际通信上造成巨大影响,因此造成的损失更是无法估算。

    难以修复

    ‘
    海底光缆通常埋在海床下1—2米深的地方,由于海床不是很规则,光缆有时候免不了会露出来。渔船下锚和使用拖网捕鱼时都可能将光缆毁坏,因此,在海底有光缆通过的地方被划作禁止抛锚区,不许船只停靠。这个原理和陆地上的光缆一样,我们经常在路上看到这样的标志“地下有光缆,禁止施工”。海底光缆需要保护,也需加强技术提高海缆自身的抗拉性。修复工作的第一步是找到断点。海缆工程师可以通过电话和互联网中断情况找到断点的大概位置。岸上终点站可以发射光脉冲,正常的光纤可以一直在海中传输这些脉冲,但是如果光纤在哪里断了,脉冲就会从那一点弹回,岸上终点站这样就可以找到断点。之后就需要船只运来新的光缆进行修补,但第一步是要把断的光纤捞上来。

    业内人士介绍说,如果光缆在水下不足2000米的深处,可以使用机器人打捞光缆,一般位于水深约3000米至4000米海域,只能使用一种抓钩,抓钩收放一次就需要12个小时以上。将断掉的光缆捞到船上后需要在中间加缆,这一点也很难的,至少耗费16小时的时间,这个工作是由专业性很强的技师来完成的。另外,这次故障点位于海缆密集区域,断点不止一个,海缆还可能互相交错,打捞时要注意不破坏其他光缆系统,所以任务很艰巨。

    修复过程

    海底光缆修复海底光缆修复

    1、机器人潜下水后,通过扫描检测,找到破损海底光缆的精确位置。

    2、机器人将浅埋在泥中的海底光缆挖出,用电缆剪刀将其切断。船上放下绳子,由机器人系在光缆一头,然后将其拉出海面。同时,机器人在切断处安置无线发射应答器。

    3、用相同办法将另一段光缆也拉出海面。和检修电话线路一样,船上的仪器分别接上光缆两端,通过两个方向的海底光缆登陆站,检测出光缆受阻断的部位究竟在哪一端。之后,收回较长一部分有阻断部位的海底光缆,剪下。另一段装上浮标,暂时任其漂在海上。

    4、接下来靠人工将备用海底光缆接上中美海底光缆的两个断点。连接光缆接头,可是个“技术含量”极高的活,非一般人能够胜任,必须是经过专门的严格训练、并拿到国际有关组织的执照后的人员,才能上岗操作。像这样的“接头工”,上海电信方面目前只有三四名。

    5、备用海底光缆接上后,经反复测试,通讯正常后,就抛入海水。这时,水下机器人又要“上阵”了:对修复的海底光缆进行“冲埋”,即用高压水枪将海底的淤泥冲出一条沟,将修复的海底光缆"安放"进去。

    同时,海上大风大浪等恶劣天气可能造成修复工作的缓慢。

    作用/海底光缆 编辑

    互联网服务现在本身就弱,运营商与用户签约时本来就没有就速率进行过详细约定。当海缆断了之后,首先要照顾的是专门的租用业务,其次是话音业务和数据业务,再次才能排上互联网

    专家称,海缆现在是分区维护的,出于安全目的,海缆平时也需维护。如果有人把海缆捞出来,加进光纤,就可以偷走信息。如果发生战争,也可能有人破坏光缆。但是,不管怎么说,海缆是现在通信的最好解决办法,别的方法如卫星、微波可以作为补充,但是现在看来无法取代海缆,因为它们的信道有限。能让广大用户以便宜的方式进行沟通的方式,非海缆莫属。

    中断事件/海底光缆 编辑

    渔船拉断海底光缆
    台湾地震示意图台湾地震示意图

    2003年10月,一艘渔船起时的拉拽,致使通往崇明的海底光缆被意外拉断。记者昨天从有关单位证实,这一发生在24日上午9时50分的意外事件造成崇明岛上至少3万有线电视用户信号接收受阻,且这一情况已持续了近4天时间。

    中美与亚欧海底光缆再次中断

    2001年9月20日10点30分左右,中美海缆南段(汕头到美国slo)、西段(汕头到上海崇明)、亚欧海缆的S2段(汕头到新加坡tuas)三段在汕头海缆站附近20公里处发生中断,其中四个至北美的155M Internet电路受到了影响。

    中美海底光缆阻断

    2001年3月9日夜21时13分,中国电信集团接到中美海底光缆汕头到上海段发出阻断的报告。

    震断的影响/海底光缆 编辑

    大量境外网络无法访问
    亚欧3号国际海底光缆(SEA-ME-WE3)系统是我国第一条由中国电信运营商投资并拥 有产权的跨洋国际海底光缆通信系统.jpg亚欧3号国际海底光缆(SEA-ME-WE3)系统是我国第一条由中国电信运营商投资并拥有产权的跨洋国际海底光缆通信系统.jpg

    Youtube、MySpace、Amazon等在内的美国网站大都不能访问,微软的官方网站也无法打开。只有谷歌(Google)仍能正常访问。英、法、德、俄等欧洲国家以及新加坡、澳大利亚等国家的一些媒体网站一整天都无法访问。

    MSN停工,QQ受热捧

    刚刚推出的聊天软件LAVA-LAVA,该软件的日注册用户数比平常增加了30%到50%。运营聊天软件QQ的腾讯公司也传出消息,表示上海、北京等地一些平时屏蔽QQ的企业也开启了端口,QQ登录用户比平时有所增加。

    境外域名的注册停止

    海缆中断已经波及到.COM等国际域名的正常注册。域名注册机构万网昨天表示,公司与国际域名相关的业务主要包括国际域名的注册、续费、信息修改等,目前已无法受理,另外,海外邮件的收发也受到影响。

    外盘交易部分瘫痪

    海底光缆发生中断令国内部分国际外盘交易平台完全瘫痪,但主流的银行交易系统没有受到明显影响。昨日下午4时许,一国内最主要外盘外汇交易平台公司总经理表示,他们从昨晚开始已不可以提供交易。

    日韩通讯受到影响

    日本主要的国际电话运营商KDDI公司27日表示,其固定电话业务受到地震影响。韩国最大的电讯公司KT公司发表声明称,该公司使用的6条海底光缆在地震中受损,导致使用该公司服务的27家韩国公司和机构受到影响。

    抢修需多方协调

    断裂的海底光缆是中国大陆至台湾地区、美国欧洲等方向的国际线路,光缆的承建商与运营商众多,在修复的过程中,参与承建与运营的各方要进行多方协调,摊派任务和经费,也是造成抢修困难的重要原因。

    六成网民工作受影响

    网上调查显示,光缆故障造成约98%网友无法正常访问境外网站,59%网友认为工作生活受到了严重影响。也有外企及外贸公司员工留言,称MSN及雅虎、Hotmail等邮箱无法登录影响了他们与国外同事或客户的正常沟通。

    警示北京奥运

    这次台湾地震引发的断网事件所造成的损失巨大,给即将在京举行的2008年奥运会带来了警示。中国网通对网络安全在不同层面上采用多种方式予以保障。以无线备有线,不同网络互相支持。

    赴美法留学申请暂停

    台湾地震引发的光缆损坏迫使很多中国赴美留学办理工作大面积瘫痪,中国考生也无法参加申请法国留学的考试。据了解,这次网络中断影响最大的就是想要去美国和法国留学的学生。

    机票网部分罢工

    海底光缆中断,一度影响了大陆部分电子客票预订网站的正常使用,特别是国外用户短时不能登录这些网站预订电子客票。记者从游易网获悉,目前大量的国外用户都是通过登录游易网进行网络查询、预订、购买机票。

    无法升级杀毒软件

    年底是各种病毒肆虐的高峰,近1个月时间无法升级杀毒软件,几乎意味着这些用户的电脑完全向病毒黑客敞开了大门,而如此庞大数量的电脑被病毒攻陷,则会变成巨大的病毒感染源和黑客攻击平台。

    凸现IM本土化重要性

    中美海缆等多条国际海底通信光缆发生中断,使MSN等海外即时通讯工具的的正常通讯也随之受阻暂停。而使用这些通讯工具的用户中,不少是天天需要对外汇报、协同工作的商业用户。

    参考资料
    [1]^引用日期:2015-08-07
    [2]^引用日期:2015-08-07
    扩展阅读
    1百度空间
    2天涯社区
    3百度空間,海底光缆的结构与发展,2009年04月13日
    4新浪,私挖海砂屡禁不止 影响国际海缆安全,2004年02月14日
    5瑞金信息港 ,海底光缆是怎么铺设的,2009-8-19
    6搜狐,海底光缆大面积中断 引发网络故障 专题

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